電氣自動(dòng)化交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)分析

王鑫 張志剛

摘要：隨著時(shí)代快速進(jìn)步促進(jìn)了電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展，各種電力技術(shù)也得到不斷完善。在電氣自動(dòng)化技術(shù)加入到控制系統(tǒng)中后，系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果得到了進(jìn)一步完善，為交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)推廣與使用創(chuàng)造出了更加有利條件。文章將以交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)基本情況介紹為著手點(diǎn)，對(duì)電氣自動(dòng)化交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)展開(kāi)全面性分析與研究，期望能夠?yàn)榭刂葡到y(tǒng)應(yīng)用與推廣提供一些理論方面的幫助。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī);交流傳動(dòng)控制系統(tǒng);人工智能技術(shù)

1交流調(diào)速的原理

由于直流電動(dòng)機(jī)具有電刷與整流子，必須經(jīng)常對(duì)電刷與整流子進(jìn)行維修檢查，因而電動(dòng)機(jī)安裝的環(huán)境受到限制。另外，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不夠高、容量小，且它的體積、重量與價(jià)格比同等容量的交流電動(dòng)機(jī)要大。在20世紀(jì)60年代以后，隨著電力電子學(xué)與電子技術(shù)的發(fā)展，使得采用半導(dǎo)體交流技術(shù)的交流調(diào)速系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。特別是20世紀(jì)70年代以來(lái)，集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在大力發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的大規(guī)模應(yīng)用，為交流電傳動(dòng)的開(kāi)發(fā)創(chuàng)造出有利的條件，像交流電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速、各種類型的變頻調(diào)速和無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)調(diào)速，使得交流機(jī)電傳動(dòng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能。交流調(diào)速在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用所占的比重正在逐漸增大，在機(jī)電傳動(dòng)自動(dòng)化領(lǐng)域中的地位也曰趨重要。

2電氣自動(dòng)化交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)

2.1電動(dòng)機(jī)調(diào)速

以異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速為例。較為常用的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式，除上文所述集中調(diào)速方式之外，還有變極對(duì)數(shù)調(diào)速以及電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等。根據(jù)電動(dòng)機(jī)基本原理，從定子進(jìn)入到轉(zhuǎn)子的電磁功率，一部分會(huì)和轉(zhuǎn)差率保持正比關(guān)系，另一部分會(huì)對(duì)負(fù)載形成有效拖動(dòng)。就能量轉(zhuǎn)換層面而言，轉(zhuǎn)差功率回收、消耗以及是否增加，將是評(píng)價(jià)調(diào)速系統(tǒng)效率的重要指標(biāo)。鑒于此，可以將異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)細(xì)分為三種：（1）轉(zhuǎn)差功率消耗型。此種系統(tǒng)轉(zhuǎn)差功率，會(huì)被轉(zhuǎn)換為熱能進(jìn)而被消耗掉。與其他調(diào)速系統(tǒng)相比，此種調(diào)速系統(tǒng)效率處于較低狀態(tài)。會(huì)通過(guò)提升轉(zhuǎn)差功率消耗的方式降低轉(zhuǎn)速，隨著轉(zhuǎn)速的不斷降低，其效率也會(huì)越小。（2）轉(zhuǎn)差功率回饋型。此種系統(tǒng)對(duì)于轉(zhuǎn)差功率的消耗較大，會(huì)有一部分功率在運(yùn)行時(shí)被消耗掉，而多數(shù)功率，會(huì)通過(guò)對(duì)變流裝置的運(yùn)用，回饋到電網(wǎng)之中，或直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能被使用。在轉(zhuǎn)速逐漸處于下降狀態(tài)時(shí)，回收功率也會(huì)隨之增加。（3）轉(zhuǎn)差功率不變型。此種系統(tǒng)轉(zhuǎn)差功率內(nèi)的轉(zhuǎn)子會(huì)出現(xiàn)一部分的銅損耗，但其轉(zhuǎn)差功率消耗始終處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，也會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的改變而出現(xiàn)較大變化，整體效率相對(duì)較高。由于此種系統(tǒng)的變極對(duì)數(shù)調(diào)速使用存在限制，只能實(shí)施有級(jí)調(diào)速，所以系統(tǒng)的使用場(chǎng)合也存在著一定的約束。在諸多調(diào)速中，變頻調(diào)速使用最廣，能夠形成高動(dòng)態(tài)性能交流調(diào)速體系，整體應(yīng)用效果較為理想，發(fā)展前景較為客觀。

2.2變頻調(diào)速系統(tǒng)

變頻調(diào)速系統(tǒng)，即變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，會(huì)在實(shí)施轉(zhuǎn)速過(guò)程中，保持轉(zhuǎn)差功率保持在恒定狀態(tài)，系統(tǒng)整體應(yīng)用效率、性能較為理想，是現(xiàn)代交流調(diào)速主要發(fā)展方向之一。在對(duì)定子供電頻率展開(kāi)均勻調(diào)整過(guò)程中，可達(dá)到平滑完成電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速調(diào)整的目標(biāo)。在多數(shù)場(chǎng)合，為保證在調(diào)速過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩不會(huì)出現(xiàn)變動(dòng)，會(huì)通過(guò)對(duì)磁通恒定進(jìn)行維護(hù)的方式，保證后續(xù)轉(zhuǎn)速調(diào)整操作高質(zhì)量進(jìn)行。為真正達(dá)到這一點(diǎn)，需要對(duì)定子供電電壓展開(kāi)調(diào)節(jié)，強(qiáng)調(diào)電動(dòng)機(jī)供電變頻器需要共同具備調(diào)頻以及調(diào)壓兩種功能。在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)支持下，變頻器可在高質(zhì)量完成調(diào)頻以及調(diào)壓工作的同時(shí)，對(duì)啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間、電流以及轉(zhuǎn)矩等展開(kāi)調(diào)整，且具備良好的調(diào)節(jié)功能以及函數(shù)運(yùn)算功能，在工業(yè)以及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域均有著廣泛運(yùn)用。

2.3調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)

在轉(zhuǎn)子回路參數(shù)和電動(dòng)機(jī)定子回路參數(shù)處于恒定狀態(tài)時(shí)，在定轉(zhuǎn)差率環(huán)境中，在定子繞組上的電壓平方會(huì)和電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩保持正比關(guān)系。作為一種有效、簡(jiǎn)單的調(diào)速手段，交流調(diào)壓調(diào)速技術(shù)通過(guò)對(duì)定子側(cè)添加調(diào)壓變壓器或在定子回路中串入飽和電抗器的方式，達(dá)到對(duì)電壓、轉(zhuǎn)速實(shí)施有效調(diào)節(jié)的效果。目前較為常用的交流調(diào)壓調(diào)速技術(shù)，主要以雙向晶閘管元件運(yùn)用為主。

3人工智能技術(shù)在智能控制中的運(yùn)用

自動(dòng)化領(lǐng)域中，廣泛運(yùn)用人工智能技術(shù)，在電氣設(shè)備的控制領(lǐng)域中，充分運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、專家系統(tǒng)等理論，積極運(yùn)用專業(yè)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)化控制，依據(jù)實(shí)際問(wèn)題來(lái)構(gòu)建長(zhǎng)效的管理機(jī)制，對(duì)錄入數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性分析，有效地運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，快速、準(zhǔn)確地做出管理決策，主要目標(biāo)是解決實(shí)際問(wèn)題。對(duì)專家進(jìn)行有效模擬，同時(shí)進(jìn)行有效的知識(shí)總結(jié)，充分運(yùn)用專業(yè)知識(shí)來(lái)管理專家系統(tǒng)，進(jìn)一步提高智能控制的有效性。電氣設(shè)備維護(hù)中，廣泛運(yùn)用人工智能技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備、管理系統(tǒng)的及時(shí)維護(hù)和管理，及時(shí)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行隱患排查，以科學(xué)的保養(yǎng)方式處理電氣設(shè)備的故障問(wèn)題。模糊邏輯計(jì)算中積極運(yùn)用系統(tǒng)規(guī)劃、模糊控制等理論知識(shí)，電氣設(shè)備控制中，認(rèn)真做好日常規(guī)劃，對(duì)于容易出現(xiàn)隱患的設(shè)備作出定期更換，采用人工智能技術(shù)進(jìn)行電氣設(shè)備維護(hù)和監(jiān)測(cè)，有利于簡(jiǎn)化工作流程，自動(dòng)生成電氣設(shè)備工作報(bào)告和日志，更為便利為人員提供及時(shí)性的電氣服務(wù)。人工智能技術(shù)運(yùn)用在電氣設(shè)備的檢測(cè)中，根據(jù)消費(fèi)者需求變化，進(jìn)行現(xiàn)代化的定期檢修與保養(yǎng)，根據(jù)企業(yè)自身能力，促進(jìn)用戶的快速消費(fèi)，將大數(shù)據(jù)分析、互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)等多項(xiàng)技術(shù)及時(shí)結(jié)合起來(lái)，人工智能技術(shù)廣泛運(yùn)于電氣設(shè)備檢修中，考慮企業(yè)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，縮短設(shè)備故障時(shí)的停機(jī)時(shí)間，加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)，以更低的成本監(jiān)控整體工作的運(yùn)行狀態(tài)。電氣領(lǐng)域的自動(dòng)化控制是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，對(duì)于各個(gè)步驟的要求都比較嚴(yán)格，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了紕漏，就會(huì)造成嚴(yán)重的后果，引發(fā)較大的經(jīng)濟(jì)損失。人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以對(duì)各種設(shè)備使用情況、故障情況等進(jìn)行分析，進(jìn)而設(shè)計(jì)出合理的故障處理方法，盡可能確保電氣自控工作的質(zhì)量。而且這種技術(shù)的應(yīng)用，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維修，簡(jiǎn)化了過(guò)程。

4人工智能技術(shù)在產(chǎn)品優(yōu)化中的運(yùn)用

電氣產(chǎn)品優(yōu)化中，積極運(yùn)用人工智能技術(shù)，對(duì)于電氣工程涉及的產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合性分析，不斷總結(jié)產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將專業(yè)知識(shí)與計(jì)算機(jī)技術(shù)充分結(jié)合起來(lái)。有效提升電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)的有效性，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中廣泛滲透人工智能技術(shù)，避免了繁雜的操作過(guò)程，這從一定程度上減輕了人員的勞作強(qiáng)度，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，大大提升了工作效率。注重電氣產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)，遵從標(biāo)準(zhǔn)化的操作原則，及時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化，比如在電氣產(chǎn)品優(yōu)化中，要求人員具有基本的智能軟件操控技術(shù)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的電氣產(chǎn)品，運(yùn)用人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)上，提高了電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，更好地滿足現(xiàn)代人們的個(gè)性化需求。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文對(duì)電氣自動(dòng)化交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容的闡述，使我們對(duì)交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)以及電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式等內(nèi)容有了更加清晰的了解。各企業(yè)需要加大對(duì)交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的研究力度，應(yīng)掌握電動(dòng)機(jī)具體調(diào)速原理與調(diào)速方式，以便更好地對(duì)其展開(kāi)使用。而各研究機(jī)構(gòu)也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)人工智能等技術(shù)的研究力度，應(yīng)通過(guò)對(duì)技術(shù)的合理運(yùn)用，將其高質(zhì)量運(yùn)用到電動(dòng)機(jī)控制之中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效化、智能化交流電傳動(dòng)控制模式，保證系統(tǒng)控制效果。

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